賈鵬偉
(甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司,甘肅 蘭州 730030)
水利工程是保障農(nóng)業(yè)高效發(fā)展的基礎(chǔ),只有在不斷提升工程運(yùn)行效率和質(zhì)量的前提下,才能突破農(nóng)業(yè)發(fā)展中的困境,達(dá)到增產(chǎn)增收的效果。農(nóng)業(yè)灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要工作內(nèi)容,灌溉效果會(huì)對作物的生長產(chǎn)生影響,應(yīng)提高重視程度,提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下,由于水資源分布不均和資源浪費(fèi)等問題嚴(yán)重,阻礙了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。灌溉方式不夠合理,容易造成嚴(yán)重的滲漏或者蒸發(fā)問題,水資源利用率難以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。應(yīng)采用低壓管道灌溉的方式改善當(dāng)前灌溉模式,真正體現(xiàn)節(jié)約化生產(chǎn)的理念,提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。因此,要掌握低壓管道灌溉的特點(diǎn),結(jié)合當(dāng)前灌溉要求加以融合應(yīng)用,體現(xiàn)小型農(nóng)田水利工程的社會(huì)價(jià)值。
青海省引大濟(jì)湟西干渠工程的主要任務(wù)是供水和灌溉,屬Ⅲ等中型水利工程,控制灌溉面積 2 萬hm2,其中農(nóng)田灌溉面積 1.67 萬 hm2,林地灌溉面積 0.33 萬 hm2。
西干渠工程16#分支渠標(biāo)段,渠首位于西干渠18#隧洞進(jìn)口位置,全長14.09 km,設(shè)計(jì)流量0.25 m3/s,加大流量 0.33 m3/s,由 2 條倒虹吸、管道、陡坡及退水建筑物組成。其中,PVC-M(壓力0.63 MPa,外管徑 710 mm)管道長 12 863.44 m;倒虹吸 2 座,長 628.18 m;退水 1 座,長 596.56 m;檢查池兼分水井共44 座,節(jié)制閘閥井共9 座。
聚氯乙烯已經(jīng)成為世界上最通用的熱塑性塑料之一,抗沖型聚氯乙烯(簡稱PVC-M)是兼具高強(qiáng)度和高韌性的新型材料??箾_改性劑的加入增加了材料的延展性,并同時(shí)保持了材料原有的強(qiáng)度。改性劑在PVC 母體內(nèi)的作用如同橡膠顆粒,使得材料有優(yōu)良的韌性,提高了管材抵抗點(diǎn)載荷的能力,抗沖擊性能顯著提高,能更好有效地抵抗點(diǎn)載荷和地基不均勻沉降。PVC-M 管具有較低的設(shè)計(jì)系數(shù),從而節(jié)省了材料,降低了成本,管壁的變薄使其質(zhì)量更輕,便于安裝、運(yùn)輸和維修。另外,PVC-M 管也具有輸水能力強(qiáng)的特點(diǎn)。
一是PE 管材在市場上很常見,流通廣泛,經(jīng)濟(jì)合理劃算。首先,PE 管具有內(nèi)壁光滑、不易結(jié)垢的優(yōu)點(diǎn),相比較而言,鋼材的表面絕對粗糙比值是PE 管的20 倍。其次,類比相同管徑、相同長度、相同壓力下的鋼管,PE 管的市場流通能力比鋼管高出3 成左右,經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯;更重要的是,PE 管的物理性能使得其使用率進(jìn)一步提高,中密度聚乙烯性能既保持了高密度聚乙烯的剛性、強(qiáng)度,又保持了良好的柔性、耐蠕變性,其熱熔連接性能也使得塑料管的安裝更加便捷。另外,在工程造價(jià)方面,PE 管因其比金屬管道具有投資小的優(yōu)勢,為施工材料的選擇提供了更多的可能性。
二是PE 管材能夠耐受腐蝕,長久使用,減輕了維修和更換的成本。由于我國沿海地區(qū)地下水位偏高,且土地潮濕度大,因此使用無縫鋼管時(shí)需要耐腐蝕材料做外側(cè)包裝,防止鋼管受潮被腐蝕,其保質(zhì)期一般只有30 多年;而PE 管材能抗各種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕,無須做防腐處理。PE 管的使用壽命可達(dá)50 年之久,并且不會(huì)促進(jìn)藻類、細(xì)菌或真菌生長。PE 管還具有一定程度高溫和低溫的耐受能力,具有良好的抗應(yīng)力開裂性,耐環(huán)境應(yīng)力開裂性極為優(yōu)秀。
三是PE 管材在管道連接時(shí)方便快捷,利于施工,并且不拘泥于具體方式。由于PE 管道管身輕巧,搬運(yùn)簡單,容易焊接且焊接口少,在長管線施工可采用盤管敷設(shè)PE 管溝,其施工條件與難度遠(yuǎn)低于鋼管溝,并且在施工條件受限時(shí),電熔接頭處理連接也更加快捷高效。PE 管材的這種電熔焊接保證了接口材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與管體本身的同一性,實(shí)現(xiàn)了接頭與管材的一體化,具有良好的密封性。最主要的是,電熔焊接接口的抗拉強(qiáng)度與爆破強(qiáng)度均高于管材本體,可有效反抗內(nèi)壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力、軸向應(yīng)力。PE 管材良好的密封性能避免類似橡膠圈類接應(yīng)或各類機(jī)械接頭產(chǎn)生的接應(yīng)扭曲,杜絕了管道泄露的危險(xiǎn)。PE管材還可在不停水停氣的情況下進(jìn)行維修和安裝,方便管理。另外,因PE 管材在水下可采用管沉入式的鋪設(shè)方法,大大降低了工程施工的難度和費(fèi)用。
低壓管道通常是在地下設(shè)置相應(yīng)的管道來輸送水資源,做好有效的防滲防漏處理,不僅能夠解決滲漏問題,而且避免過度蒸發(fā)造成的損失。在土層狀況良好的情況下,低壓管道的應(yīng)用效果更好,在今后發(fā)展中也應(yīng)逐步探索復(fù)雜區(qū)域中的應(yīng)用方法,解決農(nóng)業(yè)灌溉中的水資源浪費(fèi)狀況[1]。特別是在水資源分布不均的地區(qū),可以達(dá)到定時(shí)定量灌溉的要求,使農(nóng)作物在合適的時(shí)間得到必要的水分,提高產(chǎn)量和質(zhì)量。
由于低壓管道鋪設(shè)在地下,因此節(jié)約了大量的地上空間,能夠?yàn)樯a(chǎn)作業(yè)提供便捷。尤其是在機(jī)械化生產(chǎn)體系下,大型農(nóng)機(jī)在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用,能夠?yàn)闄C(jī)械化作業(yè)創(chuàng)造良好的條件,防止機(jī)械行走過程中對管道造成破壞[2]。傳統(tǒng)灌溉模式采用大水漫灌的方式,不僅灌溉效率低下,而且在實(shí)踐操作中也會(huì)遇到各種困難,應(yīng)采用低壓管道加以優(yōu)化,增強(qiáng)其適用性。
采用低壓管道的方式可以有效降低成本投入,這也是在農(nóng)田灌溉中的主要優(yōu)勢。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置低壓管道,可以使豐富的水資源快速輸送到缺水地區(qū),滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的灌溉要求。與傳統(tǒng)灌溉方式相比,同樣的灌溉面積在灌溉范圍方面有所提升,自然能夠降低成本,改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綜合效益。
首先,應(yīng)遵循“因地制宜”的原則。在低壓管道建設(shè)和使用中應(yīng)提前做好勘察工作,了解本地區(qū)的實(shí)際灌溉需求和水資源分布狀況,選擇切實(shí)可行的方案,以便解決實(shí)踐中存在的問題。在借鑒其他地區(qū)灌溉經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),還應(yīng)了解不同季節(jié)的灌溉水量和頻次,防止出現(xiàn)盲目性的問題[3]。其次,應(yīng)遵循“科學(xué)合理”的原則。由于農(nóng)村地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施較為落后,在應(yīng)用低壓管道的過程中應(yīng)優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)布局,從生產(chǎn)質(zhì)量、效率和成本等要素考量,創(chuàng)造良好效益。特別是要關(guān)注管道的節(jié)水功能,達(dá)到提質(zhì)增效的要求。最后,應(yīng)遵循自然規(guī)律。除了要明確作物類型和生長特點(diǎn)外,還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛埠偷刭|(zhì)狀況等鋪設(shè)低壓管道,確保水流的良好狀態(tài)。
低壓管道的管材是決定應(yīng)用效果的主要因素,特別是當(dāng)前市場中多種材料的出現(xiàn)使得低壓管道性能得到改善,在選擇時(shí)應(yīng)了解工程的整體建設(shè)要求,防止材料不合理而影響灌溉生產(chǎn)。針對各類材料的強(qiáng)度和抗形變能力等實(shí)施檢測,選擇性價(jià)比較高的管材,了解生產(chǎn)廠家的資質(zhì)情況,從源頭上改善管道的運(yùn)行狀況。低壓管道要長期承擔(dān)輸水任務(wù),還應(yīng)對防水性能實(shí)施檢測,特別是在連接位置要采用合理的防水涂料加以強(qiáng)化,防止在使用中造成漏水。聚乙烯軟管是一種常用的管道類型,能夠滿足靈活調(diào)整的目的,同時(shí)密封效果更好。
全面調(diào)整和優(yōu)化管網(wǎng)布局能夠提升整體輸水效率,解決水資源分布不均的問題,減輕農(nóng)民的灌溉壓力。在施工過程中要深入研究圖紙,了解圖紙中的比例和尺寸要求,防止線路重復(fù)交叉。要明確井水的地理位置和分布特征,分析每一個(gè)管道的覆蓋范圍及其整體面積情況,結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境優(yōu)化線路,防止低壓管道過長而造成成本增加的情況。為了減小輸水過程中的動(dòng)力能耗,還應(yīng)充分發(fā)揮地形優(yōu)勢,盡可能采取自我疏導(dǎo)的形式,達(dá)到節(jié)能降耗的要求,同時(shí)也能夠有效控制管道的用量[4]。對于管道的走向進(jìn)行針對性設(shè)計(jì),盡可能避免在鋪設(shè)中出現(xiàn)嚴(yán)重的彎曲情況,支管的間距通常不能超過75 m。
完善的管理制度是提高低壓管道應(yīng)用成效的關(guān)鍵,在灌溉工作中應(yīng)綜合考慮作物生長期、土壤條件和氣候狀況等,真正提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。根據(jù)不同作物的生長期特點(diǎn),確定合理的灌溉量和周期等,尤其是要明確突發(fā)情況下的灌溉要求,及時(shí)應(yīng)對設(shè)備損壞等情況[5]。在幼苗期和生長期適當(dāng)縮小灌溉周期,保障作物生長所需的水分充足。嚴(yán)格遵循灌溉計(jì)劃開展灌溉工作,同時(shí)要注重觀察作物的生長狀況,以便調(diào)整灌溉計(jì)劃。
低壓管道施工具有較強(qiáng)的專業(yè)性,應(yīng)確保操作過程的規(guī)范性,保障工程項(xiàng)目能夠順利實(shí)施。在控制整體布局的前提下,要明確給水栓的間距值,使其達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。對河道的水位進(jìn)行全面調(diào)查,了解不同時(shí)期的水位變化情況,以此為依據(jù)確定水閘的開度[6]。完成灌溉工作后要及時(shí)清理其中的積水,防止在低溫環(huán)境下造成結(jié)冰的情況。
管理工作水平的高低影響低壓管道灌溉技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。因此,現(xiàn)就具體情況,從以下3 個(gè)方面采取措施,不斷加強(qiáng)水利灌溉管道系統(tǒng)管理工作。
根據(jù)水利工程的工期和工程量,對工程量小的低壓管道系統(tǒng)要安排熟悉管理和善于管理的專職人員進(jìn)行管理;對工程量大的低壓管道系統(tǒng),還要專門設(shè)立的管理部門,明確責(zé)任分工,落實(shí)管理責(zé)任制。
通過制定具有針對性的管理制度,能夠提高水利灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行效率。管理制度一般由工程內(nèi)部制定,管理制度要包含系統(tǒng)的運(yùn)行管理制度、灌溉的用水管理制度、灌溉設(shè)施的檢測維護(hù)管理制度等。
要定期對管道系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù),建立灌溉設(shè)備常態(tài)化預(yù)防、檢查維護(hù)、反饋機(jī)制。通過預(yù)防發(fā)現(xiàn)和排除問題,比如為水井修建井臺(tái)或井房等;定期檢查和維護(hù)給水栓、水泵等組件等。
隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展,水資源變得越來越稀缺,農(nóng)田水利工程節(jié)水灌溉應(yīng)運(yùn)而生。但要提高人們的節(jié)水觀念,加強(qiáng)節(jié)水思想認(rèn)識,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)用水習(xí)慣,還需不斷采取相應(yīng)的措施,加強(qiáng)相關(guān)管理工作。具體來說,一是發(fā)揮農(nóng)田水利管理人員的榜樣作用,積極引導(dǎo)示范廣大人民群眾節(jié)約用水;二是大力宣傳倡導(dǎo)節(jié)約用水理念,科學(xué)合理地使用水資源;三是不斷建立健全節(jié)水灌溉管理制度和節(jié)水灌溉運(yùn)行體系;四是順應(yīng)生態(tài),因地制宜,依托先進(jìn)節(jié)水技術(shù)對水資源科學(xué)合理配置。
農(nóng)業(yè)水利工程建設(shè)單位要把基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)作為當(dāng)前工作的重點(diǎn)任務(wù),并對已建成和投入使用的灌溉設(shè)備定期進(jìn)行檢查與維護(hù),對存在問題的設(shè)備及時(shí)維修保養(yǎng),使得節(jié)水灌溉工程得以順利運(yùn)行。另外,為了提高灌溉效率與節(jié)水效果,需引進(jìn)更加先進(jìn)的灌溉設(shè)備,實(shí)現(xiàn)灌溉設(shè)備的更新?lián)Q代升級。
為了確保和實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的效益最優(yōu)化,地方政府必須在農(nóng)田水利節(jié)水灌溉工程建設(shè)中予以相應(yīng)的財(cái)力保障與政策支持。首先,政府在社會(huì)層面要宣傳和引導(dǎo)節(jié)水灌溉的重要性,通過減免灌溉用水電費(fèi)、聘請相關(guān)專家普及講解節(jié)水灌溉的重要性、對應(yīng)用節(jié)水灌溉的人員進(jìn)行資金獎(jiǎng)勵(lì)等,多措并舉,促進(jìn)整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行業(yè)形成節(jié)水灌溉的普遍意識與共識。其次,政府需要在指導(dǎo)農(nóng)業(yè)灌溉上下功夫,通過聘請農(nóng)業(yè)灌溉行業(yè)內(nèi)的專家,指導(dǎo)和督促農(nóng)戶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng),根據(jù)實(shí)際情況,實(shí)現(xiàn)用水量精準(zhǔn)合理的分配。最后,政府在農(nóng)業(yè)灌溉中要不斷加大投資購買節(jié)水設(shè)備,大力引進(jìn)和推廣節(jié)水灌溉技術(shù),提高節(jié)水灌溉效益。
低壓管道灌溉方式在實(shí)踐中的應(yīng)用越來越多,不僅能夠使水資源得到優(yōu)化配置,起到良好的節(jié)水作用,而且在生產(chǎn)作業(yè)中具有便捷性及高效性特點(diǎn),成本投入相對較低。在明確基本應(yīng)用原則的基礎(chǔ)上,應(yīng)通過合理選擇管材、優(yōu)化管網(wǎng)布局、健全灌溉制度和規(guī)范操作過程等途徑,逐步提高低壓管道的應(yīng)用實(shí)效性,提升整體灌溉水平。